بسیاری از فاکتورهایی که برای اکسیداسیون فلزات خالص تشریح گردیدند، در مورد اکسیداسیون آلیاژهای نیز صادق هستند لیکن اکسیداسیون آلیاژها معمولاً بدلیل چند با تمام موارد خیلی زیر خیلی پیچیده تر است.
الف) فلزاتی که درآلیاژها هستند میل ترکیبی مختلفی با اکسیژن دارند که بوسیله انرژیهای آزاد تشکیل اکسیدهای آنها مشخص می گردد.
ب) اکسیدهای سه تایی و بالاترممکن است تشکیل گردد.
ج) بین اکسیدهای متداول حلالیت در حالت جامد ممکن است وجود داشته باشد .
د)یونهای فلزات مختلف دارای موبیلیته های مختلفی در اکسید خواهد بود .
ه) فلزات مختلف دارای ضریب و دیفوزیون مختلفی در آلیاژ خواهد بود .
و) انحلال اکسیژن بداخل آلیاژ ممکن است باعث تشکیل رسوبات اکسیدی یک یا چند عنصر آلیاژی در زیر سطح فلز گردد.(اکسید اسیون داخلی)
دراین فصل اثرات اصلی که در زیر اکسیداسیون آلیاژها اتفاق می افتد و رابطه آنها با فاکتورهای فوق الذکر بحث می گردد هدف این نیست که مرورکاملی بر مطالب فراوانی که در این رابطه وجود دارد انجام شود ، بلکه مثالهایی که نکات پایه ای مهم را نشان می دهند ارائه خواهند شد . ابتدا انواع واکنشها طبقه بندی میگردند و بعد فاکتورهای اضافی که دارای تأثیر مهمی بر فزایند اکسیداسیون هستند ذکر می گردند،و بالاخره استفاده از پوششهای برای حفاظت از اکسیداسیون تشریح خواهد شد. در فصول بعدی اکسیداسیون آلیاژی در محیطهای پیچیده مثل خطوط گازها و در حضور رسوبات مذاب بحث خواهد شد. اکسیداسیون آلیاژی توسط متخصصین این رشته مرور شده است]۷-۱[
طبقه بندی انواع واکنشها
طبقه بندی که در اینجا ارائه می گردد، تغییر یافته طبقه بندی واگنر ]۸ [ است که در آن آلیاژ به دوگروه تقسیم می شوند .
(الف) زمینه نجیب و عناصرآلیاژی و (ب) زمینه و عناصر آلیاژی فعال.
زمینه نجیب و عناصر آلیاژی فعال
این گروه شامل زمینه هایی مثل Pt,Ag,Au و غیره است که در شرایط معمولی اکسیداسیون پایدار تشکیل نمی دهند ، و عناصر آلیاژی مثل Be,in,Ti,Al,Cr,Co,Fe,Ni و غیره که اکسیداسیون پایدار تشکیل می دهند . لیکن عناصری مثل Co,Ni,Cu در فشارهای پایین ، دارای اکسیدهایی هستند که دارای پایداری کمتری هستند (به فصل ۲ مراجعه شود) ، و لذا می توانند مثل زمینه نجیب رفتار کنند.
یک مثال مفید در این کلاس آلیاژی سیستم Pt-Ni فاکتورهای مهم دراین سیستم، حلالیت پائین اکسیژن در Pt و در انرژی آزاد تشکیل منفی کوچکی برای NiO است . موقعیکه آلیاژ ابتدا در معرض آتمسفر اکسیده کننده قرار می گیرد اکسیژن شروع به حل شدن درآلیاژ می نماید . لیکن بدلیل حلالیت پایین اکسیژن و پایداری کم NiO اکسید نمی تواند در داخل آلیاژ جوانه بزند.
این منجر به مهاجرت به بیرون Ni برای تشکیل یک لایه پیوسته NiO روی سطح آلیاژ می گردد چون Pt در فرایند تشکیل پیوسته وارد نمی گردد ، تجمع آنان در فصل مشترک پوسته اجتناب ناپذیر است و در نتیجه دراین نواحی ، غلضت کاهش می یابد . در شکل تغییرات غلظت بطور شماتیکی نشاندار شده است سرعت واکنش ممکن است واکنش ممکن است یا بوسیله تأمین نیکل از داخل آلیاژ به اکسید یا بوسیله سرعت یونهای نیکل در ضخامت اکسید برای رسیدن به فصل مشترک پوسته – گاز که تشکیل اکسید انجام پذیرد ، کنترل گردد. موقعیکه مقدار نیکل پائین باشد .
دیفوزیون در آلیاژ تعیین سرعت است.
موقعی که مقدار نیکل بالا باشد ، دیفوزیون از طریق اکسید تعیین کننده سرعت است این وضعیت بوسیله واگنر تحلیل گردیده است و پیش بینی ها بخوبی با آزمایش تطابق دارند . هر دودیفوزیونی هستند و لذا، تجربه کینتیک سهمی می گردند . باافزایش مقدار نیکل ، ثابت سرعت سهمی به مقدار مربو ط به نیکل خالص می رسد .
موقعی که سرعت رشد پوسته بوسیله دیفوزیون درآلیاژ کنترل می گردد، فصل مشترک پوسته فلزی می تواند ناپایدار گردد در شکل ۳/۵ برای یک آلیاژ با فرض A-B که در ان A عنصر نجیب است نشان داده شده است . شکل ۳/۵ نمایش شماتیکی یک فصل مشترک ناهموار پیوسته –فلز ناشی ار کنترل سرعت بوسیله دیفوزیون در آلیاژ چون هرگونه پیشروی بطرف داخل فصل مشترک پوته – فلز با عدد کاهش مسافت دیفوزیونی درمنطقه ای که با B تخلیه شده می گردد. لذا چنین پیشروی ، رشد خواهد نمود و باعث یک فصل مشترک پوسته فلز موجی شکل می گردد این مسئله بوسیله واگنر]۱۰[ تشریح گردیده است . وضعیت مشابهی در مورد فصل مشترک پوسته گاز وجود خواهد داشت ، که می تواند باعث ایجاد تارهای نازک اکسیدی گردد ، اگر دیفوزیون فاز گاز عامل اکسیدکننده به سطح کنترل کننده سرعت باشد . ریکریت این مسئله را بوسیله واکنش نقره و گوگرد با استفاده از آزمایشی که در شکل ۴/۵ بطور شماتیکی نشان داده شده اثبات نموده است .
یک نمونه نقره ای در یک انتهای یک لوله آب بندی شده و تخلیه شده و در انتها دیگر لوله مقدار گوگرد قرار دارد . لوله بصورت مایل حرارت داده شده . انتقال گوگرد از طریق بخار باغث ایجاد یک لایه Ag۲S روی قسمتی از نقره که نزدیکتر به گوگرد بوده گردید .
لیکن با تخلیه شدن S از بخار توسط این واکنش ، سرعت انتقال S از طریق بخار به قسمت دورتر نمونه کنترل کننده سرعت گردید ، بطوریکه تارهای ناتزک گوگرد در آنجا شروع به رشد نمود ، همانطور که در شکل ۴/۵ نشان دا ده است .
آلیاژهای با پایه نقره حاوی عناصر حل شده فعال مثل Be,In حالت مفید دیگر در این گروه می باشد . در این حالت حلالیت اکسیژن در Ag قابل ملاحظه است بطوریکه ، در آلیاژهای رقیق ، اکسیداسیونداخلی می تواند واقع گردد.
